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Un état magnétique quantique géant dans un supraconducteur bidimensionnel - ACTU INP CNRS - Mars 2016

Des physiciens viennent de montrer que l’état quantique engendré par un atome magnétique plongé dans un matériau supraconducteur est étendu de plus d’un ordre de grandeur lorsque le supraconducteur est bidimensionnel que lorsqu’il est à trois dimensions.

Il y a une cinquantaine d’années, les physiciens L. Yu, H. Shiba et A. Rusinov ont prédit indépendamment la formation d’états quantiques localisés autour d’un atome magnétique plongé dans un matériau supraconducteur. L’extension minime de ces états, une fraction de nanomètre, interdit à la fois une mesure précise de leur structure spatiale et leur utilisation pour manipuler les quasi-particules de Majorana, pressenties pour servir de bits quantiques. Des physiciens de l’institut des nanosciences de Paris (CNRS/UPMC), du Laboratoire de physique des solides (CNRS/Univ. Paris-Sud) et de l’institut des matériaux Jean Rouxel de Nantes (CNRS/Univ. Nantes), viennent pour la première fois d’observer des états quantiques produits par des atomes magnétiques individuels dans un supraconducteur bidimensionnel et d’en mesurer la taille et la structure par effet tunnel. L’extension spatiale de ces états est environ 20 fois plus importante que ce qui avait précédemment observé dans des systèmes tridimensionnels. Une modélisation théorique a permis d’interpréter ce phénomène quantitativement aussi bien du point de vue de l’extension spatiale que de la structure oscillante ou de la forme étoilée de la fonction d’onde. Ce travail vient d’être publié dans la revue Nature Physics.

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Coherent long-range magnetic bound states in a superconductor
G. C. Ménard1, S. Guissard2, C. Brun1, S. Pons1,3, V. S. Stolyarov1,4, F. Debontridder1, M. V. Leclerc1, E. Janod5, L. Cario5, D. Roditchev1,3, P. Simon2 et T. Cren1
Nature Physics, 12 octobre 2015.

1 Institut des Nanosciences de Paris (INSP)
2 Laboratoire de Physique des Solides (LPS)
3 Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM)
4 Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT)
5 Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN)